Interazioni
di plasticità sinaptica a breve e lungo termine
ROBERTO COLONNA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXII – 29 novembre 2025.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
L’attività di comunicazione
interneuronica che costituisce la base principale della funzione cerebrale
può essere descritta come l’insieme di milioni di picchi di potenziali d’azione
trasmessi attraverso sinapsi chimiche, che presentano sia fenomeni di
plasticità a breve termine sia fenomeni di plasticità a lungo termine. Dalla
scoperta del potenziamento a lungo temine (LTP) e della depressione a lungo
termine (LTD), la ricerca si è focalizzata principalmente sulla plasticità a
lungo termine, considerata la base della memoria cellulare del neurone e,
più in generale, il processo critico per la comprensione delle basi della
memoria e dell’apprendimento.
La plasticità a breve
termine, al contrario, è stata un po’ trascurata dalla ricerca e, in
particolare, le interazioni tra plasticità a lungo e a breve termine, e più
specificatamente le dinamiche dell’apparato di trasmissione molecolare, sono in
gran parte rimaste inesplorate.
Qiang Yu
e colleghi hanno affrontato questo studio impiegando modelli computazionali che
catturano i dati elettrofisiologici recenti ottenuti dalla corteccia cerebrale
umana e di topo. In tal modo, hanno analizzato le interazioni tra i fenomeni
molecolari a breve e lungo termine, dimostrando che tali interazioni
interessano in modo straordinario la capacità di apprendimento delle reti di
neuroni cerebrali e conferiscono alle cellule nervose la proprietà di elaborare
sequenze temporali di picchi come se fossero pattern spaziali.
Questo meccanismo di
interazione consente ai circuiti neuronici di aumentare flessibilmente la loro
capacità e “robustezza”, accrescendone l’attività invece di espanderne la
dimensione.
(Yu Q. et al., Interactions between long- and
short-term synaptic plasticity transform temporal neural representations into
spatial. Proceedings
of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi:
10.1073/pnas.2426290122, 2025).
La provenienza degli autori è la seguente: School of Artificial Intelligence, Tianjin Key
Laboratory of Cognitive Computing and Application, College of Intelligence and
Computing, Tianjin University, Tianjin (Cina); Department of Brain Sciences,
Weizmann Institute of Science, Rehovot (Israele); School
of Natural Sciences, Institute for Advanced Study, Princeton, NJ (USA); Center
for Brain Science, Harvard University, Cambridge, MA (USA); Edmond and Lily
Safra Center for Brain Sciences, Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem (Israele); Neuroscience Research Center, Charité-Universitätsmedizin
Berlin, Berlin (Germania); Medical and Health Data Sciences, Berlin Institute
of Health, Charité, Berlin (Germania).
[Edited by Terrence Sejnowski, Salk Institute
for Biological Studies, La Jolla, CA].
L’elaborazione dell’informazione nel
cervello è sostanzialmente costituita dal vertiginoso passaggio di potenziali
d’azione da un neurone all’altro, attraverso la neurotrasmissione di milioni di
sinapsi, la cui efficacia spesso dipende dalla storia recente delle loro
accensioni. Fino allo studio qui recensito, le interazioni tra plasticità
sinaptica a breve e a lungo termine sono state scarsamente indagate e, in
particolare, non si conoscono gli effetti di tali interazioni sulla capacità di
apprendimento delle reti neuroniche cerebrali.
Qiang Yu e colleghi hanno dimostrato che i cambiamenti a lungo
termine della plasticità a breve termine di singole connessioni rendono i
neuroni capaci di apprendere l’elaborazione di sequenze temporali
di picchi, come se fossero pattern spaziali. Questo meccanismo consente
ai circuiti neurali di incrementare flessibilmente la loro capacità e
“robustezza”, a spese dell’elevata attività a picchi di potenziali d’azione.
I
ricercatori hanno poi dimostrato che i neuroni con una plasticità plastica a
breve termine possono imparare a discriminare gli input sulla base di
correlazioni di picchi multi-neuronici che si estendono nel tempo e nello
spazio. Il modello computazionale sviluppato da Yu e
colleghi è perfettamente coerente con le misure elettrofisiologiche ottenute in
studi recenti sulla corteccia cerebrale umana e murina e con la distribuzione
di induzione e recupero della plasticità a breve termine. L’elaborazione
teorica corrispondente al modello predice che la regola di apprendimento
osservata a una determinata sinapsi dipende dal grado e dal tipo di plasticità
a breve termine che è indotta dal protocollo di induzione della plasticità a
lungo termine.
L’autore della nota ringrazia
la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle
recensioni di
argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito
(utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Roberto Colonna
BM&L-29 novembre 2025
________________________________________________________________________________
La Società
Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society
of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze,
Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come
organizzazione scientifica e culturale non-profit.